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回顾:星云是什么?它是如何消失的?它和我们的太阳究竟是什么关系?

2024-10-14科学

我们的 太阳系 从何而来,又去往何处呢?

这个问题起初困扰了科学家很久,不过随着天文技术的发展,我们似乎发现了一个宇宙的轮回。

距离我们 1400光年 ,有一片美丽的 星云ESO 577-24 ,它呈现少女般的 粉红色

宇宙中的星云是直径最大的天体,它们能轻易超过 10光年

然而很少有人知道,看似壮丽的星云,其实是 一座恒星的坟墓

同时,它也是 下一颗恒星的摇篮

粉红色的ESO 577-24 星云

星云是什么?

它是如何诞生的?

又是如何消失的?

它和我们的太阳究竟是什么关系?

1400光年外传来的这一声叹息,预示着我们太阳的死亡!

我们的太阳

星云传说

NASA拍摄到的宇宙图片中,点击率最高的一张叫做 「创世之柱」 ,它位于老鹰星云的心脏位置。

这一次拍摄到的 ESO 577-24 ,规模远不如「创世之柱」,不过它距离太阳系的距离比较近,颜色比较可爱。

星云是 宇宙中的一种天体 ,本质上是 气体与尘埃的混合物 ,这些气体中最多的是 氢气和氦气 ,此外还混合了一些 非金属、金属离子

由于一些原子在星云中会发生 电离 ,所以星云里面会出现光点,本身还会发光。

NASA发现的创世之柱

星云的 密度非常小 ,因为主体是气体,但是它的 质量却非常大 ,随随便便就能比一个 恒星系 重很多,这是因为它的 体积非常大

星云是 宇宙中直径最大的天体 ,也是唯一直径能超过光年级别的存在。

通常情况下,一个星云的范围有 几十光年

目前人类 还没有进入过任何一团星云内部 ,最有机会进入的,是太阳系的最外围—— 奥尔特星云

奥尔特星云示意图

星云内部的温度很低,因此气体会凝结成固态,受到其他天体的影响,从而拥有自己的飞行路线。

这些 固态气体 飞行过程中,会发生电离,产生光,还拖着一根长尾巴,这就是 彗星

星云被认为是彗星的故乡。

可是,星云这个大的范围和质量,只是为宇宙贡献彗星,会不会太浪费了,它从何而来,又将去往何处,一直是一个未解之谜,直到人们发现了星云与恒星的 「血缘关系」

彗星划过

星云与恒星

天文学家们用了最简单粗暴的方法,比较恒星与星云的成分。

却意外发现,恒星里 含量最多的两种元素氢和氦 ,同时也是星云含量最高的元素。

莫非,星云与恒星,有什么秘密?

通过对宇宙恒星的持续观察,天文学家们总结出了一颗恒星的一生。

几个恒星的大小比较

恒星诞生于一团星云之内。

星云内部 拥有很多原子 ,它们之间互相碰撞,开始进行 聚合反应

聚变形成的大原子,对其他小原子就有了一定的吸引,于是在此基础上不断聚合, 氢原子们聚合在一起 ,就形成了 最初的恒星

这个时候的恒星很小,其没有形成模样,它还需要继续聚合,直到它的引力再也无法吸引更多的原子为止。

星云中诞生恒星

在恒星诞生的同时,星云中的尘埃们也在各种作用力之下聚合,成为 岩石 ,它们中的一些会 围绕最初的恒星运动 ,这便是最初的 岩石态行星

而距离恒星较远的气体,无法被直接吸引到恒星内部,便会聚合起来围绕恒星运转,这是最初的 气态行星。

初期的恒星,表面的氢原子 聚变反应还不稳定 ,会出现 忽明忽暗、忽冷忽热 的情况。

当表面反应进行得比较均匀后,恒星进入到了自己的 主序星时期

太阳正处于主序星时期

恒星摆脱了初生时候的青涩,变得成熟、稳重。

恒星会在主序星时期停留最长的时间,当表面的氢消耗殆尽,它会进入下一个阶段—— 膨胀

膨胀的恒星会 吞噬掉距离它最近的行星 ,从而瓦解自己的星系,从这一步开始,恒星的结局就与自己的质量有关了。

质量小于8个太阳 的恒星,会膨胀成 红超巨星 ,当膨胀到极限后,就会发生 超新星大爆炸 ,最后变成一颗 中子星或者黑洞

超新星爆炸

质量小于8个太阳 的恒星,会膨胀成红巨星,它不爆炸,而是 坍塌 ,最后变成一颗小小的 白矮星

不过,无论是超新星爆炸还是红巨星坍塌,都会将恒星的大部分甩出去, 只留下一个内核

被甩出去的外部物质,主要成分再次变为了 氢和氦 ,它们以气体的形式,混合着爆炸坍塌中产生的尘埃,成为了一团星云,等待着形成下一个恒星。

所以,星云是 恒星的摇篮,同时也是恒星的坟墓 ,宇宙的大部分天体,就是这样经历轮回。

恒星的演化

太阳的命运

我们的太阳是宇宙中一颗 非常普通的恒星 ,它现在处于主序星时期,还会熊熊燃烧大约 50亿年 的时间。

在这之后,它便会膨胀成红巨星,吞噬掉 水星、金星、地球和火星

当红巨星形态的太阳消耗完自己的氦后,它就会坍塌,形成一颗冰冷的 白矮星

坍塌出去的物质,会成为了一团星云,里面的尘埃里,就有 曾经的地球

这次新发现的
ESO 577-24星云
,引起天文学家注意的,不是它少女粉的颜色,而是根据计算,
ESO 577-24生前的质量与我们的太阳系比较接近
,它的结局很有可能就是太阳的结局。

我们提前50亿年看到了太阳的未来,或许 ESO 577-24星云,是来自1400光年外的叹息 ,感叹太阳终将会死亡。

谁能想到今天发光发热的太阳,将在未来变成一颗白矮星,它成为了太阳唯一存在过的证明。

星云是恒星的归宿

可是话又说回来,除了人类,谁会在意一颗普通恒星的衰亡呢?

宇宙以这样的形式运行了 大约140亿年 ,有上亿颗恒星来了又走,走了又来,一次又一次轮回,于是构成了今天的宇宙。

只能说宇宙太大了,而我们实在是太小了。

那么太阳有没有可能不走完自己的寿命,突然熄灭呢?

太阳冷却熄灭

太阳熄灭

理论上讲,目前科学家们还 没有找到能让太阳突然熄灭的事件 ,不过我们可以假设。

太阳如果突然熄灭,地球要8分钟之后才会知道。

太阳的能量来自于 氢原子的聚变反应 ,太阳熄灭就意味着它上面的氢原子不再参加反应,太阳会逐渐冷却,开始变为 气体星体 ,成为一颗 超大号的「木星」

对,没错,科学家们猜测, 木星是一颗没有被「点燃」的恒星

因为一个星云里面会诞生多个恒星,越大的星云形成的恒星就越多。

木星被怀疑曾经是一颗恒星

但是,并非每个恒星都能顺利进入之后的演化道路。

氢原子的核聚变反应也是需要条件的,如果聚合而成的天体,内部的能量没有达到形成聚变反应的程度,那么这颗恒星不会「燃烧」,也就没有发光发热,最后成为一颗 冷冰冰的气态星球

所以太阳熄灭后,整个太阳系也就不复存在,大家围绕着一颗巨型「木星」旋转。

地球 唯一的自然光源 ,就是 夜晚天空中的星星

这个时候的 地球反而成为了整个太阳系最亮的天体 ,因为人类还可以发电,照亮黑暗。

地球的灯光

不过这电量产生的光,可能连月球都无法影响。

人类就这样结束了吗?

当然不会,既然太阳的能量是 核聚变反应 产生的,如果 模拟太阳的原理 ,我们是否能够制作出 人造太阳 呢?

答案是能,所谓人造太阳,其实就是可控核聚变。

有了人造太阳,哪怕太阳突然熄灭了,人类也不至于落到无光可用的地步。

中国的人造太阳工程

人造太阳的目的不是让它来代替太阳发光,而是让它的能量,能转化为我们所需要的。